卫生陶瓷生产技术及其质量控制与管理
作者：周正付

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来源：陶瓷工程     发布时间：2013-7-27

摘 要： 较详细的论述了卫生陶瓷的生产过程及其生产技术的控制、质量的管理等，论述了各项技术参数对成品的影响，对中高档卫生陶瓷的生产具有指导作用。
关键词： 卫生陶瓷 ；质量控制 ；生产管理；
1、前言

  据统计，目前全国卫生陶瓷产量供大于求，产品结构不合理，高档比例太低，绝大多数产品进不了三星级以上宾馆、低档、假冒、伪劣产品充斥市场，而高档、优质产品紧缺，需大量进口。针对这种情况，国家建材局在1998年行业工作会议上提出了“控制总量、调整结构”的工作目标。对于卫生陶瓷来说，到2000年，在不增加总量即总量控制在1996年5500万件的基础上，通过改造老生产线，增加高档卫生陶瓷500万-700万件，使高档产品由1996年的10%左右增加到占总量的20%-50%，单线规模由现在的27万件提高到50万件以上。在调整过程中要完善和提高高档卫生陶瓷五金件的配套，形成几个具有经济规模的卫生陶瓷生产基地。
2、卫生陶瓷生产技术

  生产卫生陶瓷是一个技术含量高的行业，除了具备必要的硬件如：球磨设备、注浆线、喷釉设备、窑炉、烧成用燃料等，还需要大量的软件技术如：原料的选取、浆料釉料配方的研制、各项工艺技术参数的调整与控制、模具的设计、烧成的控制、产品性能的检测等等。要生产出高质量的卫生陶瓷产品需要硬件与软件的紧密配合。
2.1 卫生陶瓷生产工艺流程

  图1是卫生陶瓷生产工艺流程概图。该工艺流程是针对比较传统的陶瓷企业来说的。由于工艺技术的发展与进步，部分原料已由其他相关企业标准化生产，因而对于现时很多企业来说，有些原料如长石、石英等入厂时已是粉料，因而可以直接用来入球磨机球磨。这样，可以省去一大堆碎粗原料的工艺及机械设备，从而简化生产过程。
2.1.1卫生陶瓷浆料的生产

  在卫生陶瓷浆料的生产过程中，应注意以下几点：
a.准确称量各种原料的水份，以保证入球配方的准确性，减少浆料生产的波动。
b.减少配料误差。由于浆料的配制一般采用大吨位球磨机，因而配料时难免有误差，在配料时应尽量减少此误差。
c.加入水量准确，确保出球时，浆料比重符合技术规定要求。
d.浆料出球前应检测细度、残渣、比重与流变性能，合格后才能出球。
e.出球后的浆料应过40目筛和磁选机。
f.按技术要求与比例加入适当乱坯泥，高速搅拌均匀并调整好各技术参数。
g.应每天两次监控注浆浆料以确保其工艺技术参数符合要求。

图1   卫生陶瓷生产工艺流程概图

2.1.1  卫生陶瓷釉料的生产

  卫生陶瓷釉料的生产工艺流程如图2所示。
釉料的制备要严于浆料的制备，在技术处理方面，要严格遵守技术操作标准，主要有以下几点：
a釉用原料应选用优质原料，最好全部是粉料，能过200目筛。
b.原料的称料、运输及加工过程中要防止各种杂质如铁、铜屑和油污的混入。
c.必须准确称量，特别是制备色釉时，色料的称量要精确以防色差的出现。
d.加入水的重量要准确。过量水的加入可能导致釉料全部浪费；过少水时，则球磨时间延长，影响工作效率。
e.釉浆出球前应经过严格的检测，保证细度、残渣及流变性能符合技术要求，并经过试烧样板，合格后方能出球投入生产使用。应禁止不经试烧样
板而直接投入大生产使用的行为，以防造全部产品报废的意外事故发生。
f.釉浆出球后全部经过100目筛并经过强磁力除铁。

图2  釉料制备工艺流程图

图3  工作模制备工艺流程图

2.1.3  卫生陶瓷石膏模的生产

  在以上生产过程中，较为关键的生产技术是浆料配方与釉料配方的研制以及各工艺技术参数的确定。
  卫生陶瓷工作模’石膏模(制备工艺流程如图3所示)。
石膏模型对卫生陶瓷的生产十分重要，石膏质量关系到模型质量，石膏模型质量关系到成型半成品质量，因而要求采用100目以上石膏粉。初凝时
间4-5分钟。调制石膏浆时严格按规定先称好水，然后再加入规定的石膏粉。膏水比是石膏模型制作中一个十分重要的工艺参数，膏水比较大 ’石膏所占比例较大(，模型较致密、强度高，但吸浆速度慢，同时还会造成石膏浆凝固过快来不及操作，反之，膏水比较小时，模型强度较低，空易损坏，因此应控制适当的膏水比，一般在100:80左右，搅拌时间控制在1分钟左右，搅拌速度为300-500转-分钟。石膏模型干燥为热风干燥，温度控制在50-60度，须注意，干燥温度过高，或者冬天冷却过快，易引起模型炸裂
2.2  卫生陶瓷生产过程的控制
2.2.1 浆料生产的控制

  对于大多数南方的陶瓷厂来说，浆料配方中最为重要的是黑泥即球黏土类的选用。卫生陶瓷的生产是石膏模注浆成型，因而对浆料的可塑性、疏水性及生坯强度等有较严格的要求。黑泥颗粒细，具有高可塑性，对泥浆性能影响最大。同时由于黑泥是一种原矿，开采入厂时，质地不匀，有时含杂质比较多，因而选矿时，要特别注意其含杂质情况及烧成后色泽，尽量选择含铁、钛少的黑泥，这样坯体烧成后白度高一些，尽量不含镁特别是碳酸镁、硫酸镁之类，因为含镁的黑泥很难稀释，流动性差、触变大，在生产上很难调整浆料的流变性能。另外，由于黑泥是由树木等长期在地下腐烂而成，质地不匀的黑泥会含有未腐烂完全的树木或草根等，如果这些杂质进入生产过程，就会造成大量气泡和针孔，所以应避免使用含有树木、草根的黑泥。还有强度太大的黑泥应避免使用，因为其强度大，收缩也大，很易造成半成品因收缩过大而开裂。瓷砂方面选用的原则是：低温、烧后白度高，如果没有低温瓷砂，用长石代替也行，不过制造成本高一些。瓷砂的作用主要是用来调整产品烧结温度，保证产品的吸水率符合国家标准。在工艺技术上要控制好浆料的陈腐期，一般在5-7天合适。陈腐期短，则浆料脆性大，脱模后开裂；陈腐期也不是越长越好，太长，一是需要有更多的贮浆池。另外，注浆后的坯体软身，半成品率也不高。浆料的流动性要好，这样易于空浆。流动性差的浆料，空浆不干净，有余浆存在，产品在干燥过程中极易开裂；浆料比重大一些较好，这样石膏模每次注浆可吸浆少一些水分，从而延长石膏模的使用寿命，同时可提高吸浆速度，浆料比重在1840kg/cm^3较为合适；浆料的触变性能要适当，太小，则吸浆时间长；太长，影响空浆，如使用扭力黏度计测试浆料流变性能，最好是流动性在310度左右，触变在25度左右。
2.2.2 釉料的生产控制

  对于卫生洁具高温釉料来说，其配方研制要求有较宽的烧成范围，因为对于隧道窑来说，较先进的烧气隧道窑上下温差都在20度左右，在较大温差
范围内，要求釉料都能熔融、光泽好：但高温流动性不能太大，以防止产品棱角位漏边现象。由于卫生洁具普遍采用喷釉方式，这就要求釉料有较好的流动性与保水性能，保水性能太差，喷釉时，釉料疏水快，易起粉粒，造成产品釉面不平整，还有喷釉时，要调整好喷枪出釉速度与喷枪气压大小，气压应稳定，一般控制在0.5-0.6MPa，因为气压过低，釉料雾化性能差，易滴釉且釉面波纹大；气压过高，釉料被雾化成粉，不易吸附在坯体上。另外釉料的颗粒度 (即10u以下的颗粒数) 也很重要，颗粒越细，固然釉面越好，但过细则釉面稍厚便由于表面张力太大而出现缩釉现象，一般控制10u以下的颗粒在65%左右为最佳。喷釉厚度在0.6-0.8mm，以保证产品不薄釉、不缩釉。对于釉料、坯料来说，还有一个重要的控制指标，那就是坯釉结合性能。结合性能不好的坯釉，很容易造成釉面后期龟裂。其主要原因是，坯与釉热收缩，热膨胀不一致，若釉的膨胀系数比坯的膨胀
系数大，冷却时，釉面收缩比坯体快，结果坯体会抑制釉面的收缩，从而使釉面承受很大的拉应力作用，而陶瓷的抗拉强度远小于抗压强度，因此这种拉应力会导致釉面出现龟裂纹，所以卫生陶瓷厂的技术人员在进行坯料、釉料的配方设计时，要特别注意二者的结合性能，使釉料的热膨胀系数稍小于坯体的热膨胀系数，从而使烧成后的产品釉面受一较小的压应力作用，提高产品的抗龟裂性能，否则，
会造成所有出窑的产品报废。图4为室温下正常受一较小压应力的卫生陶瓷釉面受力图，经测试，其抗龟裂性能好；图5为卫生陶瓷釉面受一拉应力的热应力图，经抗龟裂测试，产品釉面出现裂纹，为不合格产品。

图4  正常卫生陶瓷釉面热应力图       图5  出现龟裂的卫生陶瓷釉面热应力图

3 、质量控制与管理

  卫生陶瓷的生产除了必备的生产技术之外，质量控制与管理异常重要。在生产中要一环紧扣一环，一个工序紧跟一个工序抓好质量监控。每一个工序都应强调杜绝不合格品流入下一工序，从而减少不必要的浪费。卫生洁具质量控制与管理可以从以下几个方面进行。
3.1 石膏模具的质量检测

  对注浆成型来说，模型的质量至关重要。用于生产的石膏工作模要求各模型内表面光滑平坦，模型对口平滑规整，以成型后不必再修整为好。石膏
模内表面不平整，易造成注浆坯体表面起棱、有线痕或突起，修坯时需用细砂纸打磨，打磨不好，烧成后的产品表面起棱或有突起，影响产品外观质量。另外，对于双面吃浆的部位，模型之间的空间厚度要求均匀一致，以免起夹层。
3.2 半成品坯的验收、质检

  半成品质量检验是控制坯体质量和成品质量的重要环节，卫生陶瓷生产必须十分重视半成品质量检验与管理，加强质检员的技术培训与日常管理工作，对不合格的坯体能返修的，及时要求注浆工人返修后再验收；不能返修的不合格坯体应及时毁掉，避免流入下一工序，造成不必要的损失。检验的合格品、不合格品要明显的标记，并且将质量信息及时反馈到上一级管理部门和技术管理部门；另外，对于质检员所检的半成品，应由车间、技术主管部门和厂部等有关部门每月定期抽检一次，发现有漏检、虚假问题追究质检员责任。
3.3 喷釉前的查裂

  坯体喷釉前查裂特别是对那些高值、大件产品实行喷釉前查裂，可以更进一步减少釉料损失和入窑产品中的暗裂。虽然半成品已经过一次查裂验收，但在半成品验收合格后到喷釉工序的整个过程中，由于运输、磕碰等因素会造成产品出现暗裂，因而对大件产品实行喷釉前用搽煤油的方式检查坯体有无暗裂非常必要。
3.4 入窑前的缺陷检查

  入窑前的缺陷检查主要是检查喷釉、装车过程中半成品因磕碰造成意外损毁和缺釉，对于缺釉的产品要及时用相同的釉料补上，另外入窑前产品要
经过扫脏、吸尘等环节，以保证产品表面干净，减少不必要的落脏缺陷。
3.5 窑炉烧成管理

  科学地制订窑炉烧成制度并予以严格控制是烧成工序成败的关键。应正确处理好烧成温度制度、气氛制度、压力制度三者之间的关系，防止产品过烧、生烧、起泡及氧化不完全、风惊等缺陷的发生，应根据坯体的吸水率来确定最高烧成温度和烧成周期。如果是隧道窑烧成，由于其上下、左右存在较大温差，因而烧成速度不可过快，以免造成坯体开裂，一般其烧成周期为15-18hr，烧成最高温度在1220-1250度。如果采用先进的辊道窑烧成，窑炉横截面温差可控制在10度以内，因而可快速烧成，最快烧成周期可缩短至9小时。图6是典型的卫生陶瓷生产窑炉烧成温度曲线图。从图中可以看出，应特别注意产品降温过程中，在600度左右控制窑炉缓慢降温，以保证坯体中残留石英从a相到b相的相变转换过程中，产品不开裂。

图6 卫生陶瓷烧成温度曲线

3.6 分级检验

  按照国家标准或更严的企业标准执行，最好是参照美国标准进行一个级别出厂，杜绝不法分子以次充好，搞乱市场，损毁企业名誉。
3.7 包装前的试水功能检验。

  现在大多数卫生陶瓷生产企业并不重视产品的试水功能检验也就是坐便器类产品的试水功能检验，认为“多余”，这显然走入了一个误区。要知道，卫生陶瓷坐便器的整个生产过程要经过十几道工序，在生产过程中很难保证产品的均一性，特别是坐便器排污管道直径的均一性，另外排污管道中如果不慎有泥坯落入，烧成后会显著影响坐便器的排污冲水功能，使用者安装了排污功能不合格的坐便器会极大的影响日常生活。因而对企业来说，应注重坐便器的冲水功能检验，尽可能100%经过试水功能测试，防止排污功能不合格的坐便器产品流入市场。
3.8  各项物理性能测试(抗裂性能、吸水率)

  卫生陶瓷抗裂性能主要是测试坯、釉热膨胀的适应性，防止产品因吸水膨胀造成后期龟裂；吸水率的测定在一定程度上可以保证产品的抗裂性能。吸水率低，则产品后期吸湿的可能性小，后期龟裂的可能性也小；吸水率高的产品，其强度相应降低，如果过高，则不具备足够的强度以保证使用时的安全性。另外由于烧成窑炉温差及烧成时温度的波动以及坯体原料的波动等因素的影响，会造成出窑炉产品吸水率不一致，因而要求控制大众产品吸水率在0.5%以下，以保证所有产品的吸水率符合GB/T6952-1999国家新标准1%以下。
4、结 论

  卫生陶瓷的生产是一项复杂的工作，从生产到管理，每一个工序都应该严格要求。除了一定的技术水平外，对每一个企业员工来讲，都要求具备质
量意识。在保证质量的基础上，求数量，只有这样，才能长期稳定的生产出中高档卫生陶瓷产品。